Tra tradizione e innovazione
Un decennio di monitoraggio del Lago di Lugano
L’Istituto scienze della Terra (IST) della SUPSI presenta il proprio lavoro sul Ceresio, tra ricerca, prevenzione e prospettive che si spingono oltre i confini nazionali.
Dal 2008, l’Istituto scienze della Terra (IST) della SUPSI partecipa al monitoraggio ecologico di laghi e fiumi grazie soprattutto a un programma di ricerca sull’evoluzione del Lago di Lugano, svolto per conto dell’Amministrazione del Cantone Ticino. Durante questi anni l’IST ha consolidato l’uso di tecniche di monitoraggio tradizionali, in linea con quelle usate negli altri laghi transnazionali, raccogliendo serie storiche di dati e sviluppando nuovi strumenti di analisi. A questa prima fase di attività nel campo del monitoraggio se ne sta affiancando una nuova, che dovrà far fronte a nuovi e più complessi impatti sull’ecosistema e che dovrà sfruttare nuove tecnologie per trovare approcci di raccolta ed elaborazione dei dati sempre più efficienti ed efficaci.
Passato e presente
Il programma di ricerca sull’evoluzione del Lago di Lugano, o Ceresio, è nato anzitutto a causa dell’eutrofizzazione del lago, una forma di inquinamento dovuta all’eccessivo afflusso di nutrienti provenienti da reflui domestici, scarichi industriali e fonti diffuse. Nel Ceresio, questo fenomeno culminò durante i decenni Settanta-Ottanta del secolo scorso, quando lo stato delle acque raggiunse condizioni tali da pregiudicare servizi ecosistemici quali l’approvvigionamento idrico, le attività turistico-ricreative e la pesca.
Per contrastare l’eutrofizzazione e garantire questi servizi, a partire dagli anni Settanta i governi svizzero e italiano misero a punto un programma di risanamento, tuttora in corso, coordinato da un’apposita commissione internazionale (CIPAIS). Per ottenere il risanamento furono realizzate importanti opere di collettamento e depurazione delle acque reflue, volte a limitare l’apporto dei nutrienti derivanti da attività antropiche. A queste misure si aggiunse, negli anni Ottanta, la proibizione dell’uso di detersivi tessili a base di fosfati. Il programma di ricerca fu creato all’inizio di quel decennio proprio per monitorare l’effetto di questi provvedimenti sulla salute del lago.
Come altri programmi di monitoraggio nati in quegli anni in Europa, sul Ceresio le ricerche si concentrarono sui principali indicatori del grado di eutrofizzazione (trofia) delle acque, comprendenti per esempio la concentrazione di fosforo (l’elemento nutriente maggiormente limitante lo sviluppo algale), la produzione algale (produzione primaria) e l’ossigenazione delle acque.
I dati raccolti finora nell’ambito del programma di ricerca ed elaborati dall’IST dimostrano che vi sono stati indubbi miglioramenti, che annoverano per esempio un forte abbattimento del carico di fosforo entrante nel lago. Tuttavia, alcuni indicatori del grado di trofia, quali la produzione primaria (ancora elevata) e lo stato di ossigenazione delle acque profonde (costantemente critico) non sono ancora conformi agli obiettivi di risanamento fissati ed evidenziano come, nonostante il miglioramento, il processo di recupero non sia ancora compiuto. Pertanto, fino a quando tutti gli obiettivi di risanamento non saranno raggiunti, il monitoraggio sarà portato avanti con coerenza di metodi e strumenti che garantiscano una valutazione oggettiva dello stato qualitativo dell’ecosistema lacustre.
Oltre a garantire il programma di raccolta di dati, in questi anni l’IST ha contribuito alle attività di ricerca sul lago elaborando analisi a lungo termine, sviluppando nuovi strumenti di elaborazione dei dati (p.es. un modello numerico per il calcolo della produzione primaria e nuovi modelli previsionali) e svolgendo ricerca di base sul funzionamento ecosistemico del lago. Alcuni degli strumenti teorici e pratici sviluppati presso l’IST sono stati successivamente adottati nello studio di altri laghi sudalpini italiani e svizzeri.
Le sfide future
La gestione dei laghi deve affrontare sfide più complesse, poiché lo stato ecologico delle acque risente di impatti direttamente o indirettamente dovuti all’azione umana sempre più diversificati, comprendenti perdita di biodiversità, invasione di specie esotiche, diffusione di nuovi tipi di inquinamento (microinquinanti e microplastiche) e cambiamenti climatici. Di fronte a queste sfide, gli approcci di monitoraggio tradizionali si stanno rivelando insufficienti, perché troppo dispendiosi in termini di tempo e di costi, e richiedenti competenze professionali molto complesse e specifiche (p.es. l’identificazione al microscopio di organismi planctonici).
Per rispondere sempre più efficacemente a questi bisogni, la comunità scientifica sta cercando di sviluppare tecniche di monitoraggio più performanti ed efficienti, in grado di raccogliere quantità sempre maggiori di informazioni a basso costo. A tal scopo si stanno sostanzialmente percorrendo due vie, che si avvalgono dei più avanzati sviluppi nelle biotecnologie da un lato e nella strumentazione elettronica e sensoristica dall’altro. L’IST è attivo in entrambe le linee di ricerca con due progetti triennali iniziati nel 2018, Eco-AlpsWater e SIMILE.
Il progetto Eco-AlpsWater, nato nell’ambito del programma Interreg Spazio alpino, intende migliorare l’efficienza del biomonitoraggio (monitoraggio degli indicatori biologici usati per valutare la qualità delle acque) sfruttando sistemi di sequenziamento di nuova generazione del DNA ambientale. Queste tecniche verranno associate a tecnologie smart e potenti sistemi bioinformatici per permettere l’identificazione rapida e a basso costo dei principali gruppi di organismi acquatici, dai batteri fino ai pesci, a partire da piccoli campioni d’acqua.
Il progetto, che intende anche migliorare il coordinamento della gestione e conservazione della risorsa idrica nella regione alpina, coinvolge dodici partner appartenenti ad Austria, Francia, Germania, Slovenia, Italia e Svizzera. L’IST, con le attività sul Lago di Lugano, è l’unico rappresentante svizzero. Ulteriori dettagli sono disponibili sul sito web Eco-AlpsWater.
Il progetto SIMILE (Sistema informativo per il monitoraggio integrato dei laghi insubrici e dei loro ecosistemi), finanziato nell’ambito degli interventi del programma di Cooperazione Interreg Italia-Svizzera 2014-2020, segue invece la via della messa a punto di un sistema informativo avanzato basato sulle tecnologie dell’Internet of Things (IoT) e sull’elaborazione di dati provenienti da sistemi automatici di monitoraggio remoto. Questi metodi, basati sull’analisi di immagini satellitari e lo sviluppo di piattaforme galleggianti dotate di sensori, saranno in grado di fornire informazioni in continuo e ad alta risoluzione spazio-temporale sulle principali caratteristiche dello stato fisico, chimico e biologico del lago. Come per Eco-AlpsWater, l’obiettivo di SIMILE non si limita allo sviluppo tecnologico, ma ambisce a sviluppare una strategia condivisa e integrata per affrontare e prevenire situazioni di criticità nelle acque transfrontaliere.
Nel prossimo decennio, quindi, la ricerca IST nello studio ecologico delle acque sarà impegnata su più fronti per garantire l’integrazione tra i sistemi di monitoraggio tradizionali e quelli innovativi, sviluppati nell’ambito di queste ricerche, e vedrà anche un maggior inserimento della propria attività nel contesto della ricerca transfrontaliera e transnazionale.